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検出電流を用いた多段 DFT による電流センサオフセット誤差補償法の実機検証
◎西澤慶信，西澤是呂久，田村浩志，伊東淳一（長岡技術科学大学）
1. はじめに
近年の環境規制の強化を背景にハイブリット電気自動車
(HEV)が急速に普及している。低コスト化のために低精度な電
流センサを用いることでオフセット誤差が検出電流に重畳し
トルクリプルが発生するといった問題がある。そのため電流セ
ンサのオフセット誤差の補償方法が提案されている(1)。従来の
補償方法では電流センサのオフセット誤差推定用パラメータ
を，繰り返しシミュレーションを行って取得する必要があった
ため補償アルゴリズム設計に時間がかかった (2)。これに対し
て，著者らは上記の問題を解決するため，検出電流に多段離散
フーリエ変換を適用することでオフセット誤差を推定する手
法を提案している(3)。
本論文では，定常状態におけるモータ駆動時において提案手
法の有用性を実機実験にて明らかにしたので報告する。
2. 制御方法
図 1 は提案手法の制御ブロック図である。永久磁石同期電動
機(PMSM)を電流フィードバック制御により駆動する際には，
PMSM の相電流を電流センサから検出するが，検出値 ius，ivs，
iws には電流センサのオフセット誤差 iuerr，iverr，iwerr が重畳する。
提案手法では，検出電流を多段離散フーリエ変換に適用するこ
とで，検出電流に重畳するオフセット誤差を(1)式により推定
する。
N 1

 iudx   ius (n) N
n 0

N 1
----------------------------------------(1)

 ivdx   ivs (n) N
n 0

N 1
i  i (n) N
ws
 wdx 
n 0

ここで，ius，ivs，iws はそれぞれ UVW 相電流センサ検出値であ
り，iudx,，ivdx，iwdx はそれぞれ UVW 相の電流センサオフセット
誤差推定値である。また N は 1 周期あたりのサンプリング数
である。抽出した推定値 iudx，ivdx，iwdx を検出電流値から減じる
ことで補償を行う。
3. 実験結果
図 2 に提案法適用前後の U 相電流 iucp，U 相オフセット誤差
電流設定値 iuerr，U 相オフセット誤差電流推定値 iudx，トルク計
算値の波形を示す。運転条件は図 1 に示した。また各相のオフ
セット誤差は定格電流の 5.0%より小さく設定した。提案法を
適用後，オフセット誤差電流推定値が 0.96A まで推定してい
る。これにより電流センサ検出のフルスケールに対しての
0.2%まで推定できている。設定値に対して推定値に誤差が残る
原因は，電流検出値を A/D 変換した際の離散化誤差が影響す
るためである。提案法を適用することで，トルクリプル計算値
が 0.82Nm(55%)低減している。
図 3 に提案法適用前後におけるトルク計算値の高調波解析
結果を示す。高調波解析結果の直流成分がモータの定常的な
平均トルクである。電流オフセット誤差によって生じるトルク
リプルの基本波成分は，インバータの出力周波数と一致する
ので 15Hz となる。提案法の適用することでトルクリプルの
基本波成分を 91%低減できている。以上の結果より，検出電流
値を用いた多段 DFT によるオフセット誤差補償法の有用性を
実機実験によって確認できた。今後は従来法と提案法の利点に
着目した，オフセット誤差補償法の切り替え手法について検討
する予定である。
+
id*
idcp
iq*
vd*
+
iqcp
Voltage
Source
Inveter
dq
ACR
vq*
uvw
ius
ivs
iws
IPMSM
Load
-
iucp
dq
+
ivcp uvw
+
+
-
iwcp
iudx
-
ivdx iwdx
Moter
Phase CS
Offset error
estimator
experimental condition
Offset Error Value
iuerr:1.0A(0.05p.u.)
iverr:-0.06A(0.03p.u.)
iwerr:-0.04A(0.02p.u.)
motor parameter
Pn = 5.5k W
Nn = 1500 rpm
Vn = 400 Vrms
In = 20 Arms
Pairs of poles = 3
id*:0A
iq*:4.0A(0.2p.u.)
N*:300(rpm)
Fig.1 Control block diagram of the proposed method.
Estimation and compensastion start
iucp[4.0A/div]
0
U-phase offset error[1.0A/div]
iudx[1.0A/div]
0
1.5[Nmp-p]
0.68[Nmp-p]
Torque ripple reduction 55%
0
Calculated torque [1.7Nm/div]
[1s/div]
N: 300[rpm]
Fig.2 Waveforms of iucp,iudx and calculated torque.
with proposed method
Fig.3 Harmonic analysis result of torque.
参考文献
(1) Y.Uenaka et al.: IEEJ Trans.IA, Vol.131,pp.9, (2011)
(2) H.Tamura et al.: EPE’13 ,ECCE-Europe pp.10, (2013)
(3) H.Tamura et al.: IPEC’14,ECCE-Asia pp.7, (2014)

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